题目内容
20．硼、镁及其化合物在工农业生产中应用广泛．已知：硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O．利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为：
回答下列有关问题：
（1）硼砂溶于热水后，常用H2SO4调pH2～3制取H3BO3，反应的离子方程式为B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3．X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg制取粗硼的化学方程式为3Mg+B2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2B+3MgO．
（2）MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热，其目的是防止MgCl2水解生成Mg（OH）2．若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓．
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，则正极反应式为H2O2+2H++2e-=2H2O．若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中Mg2+离子浓度为0.045 mol•L-1．已知Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时没有 （填“有”或“没有”）Mg（OH）2沉淀析出．
（4）制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼．现将 0.020g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30mol•L-1 Na2S2O3（H2S2O3为弱酸）溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00mL．盛装Na2S2O3溶液的仪器应为碱式滴定管（填“酸式”或“碱式”）．该粗硼样品的纯度为99%．（提示：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）
分析 硼镁矿主要成分为Mg2B2O5•H2O，硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O．利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程中硼镁矿加入氢氧化钠浓溶液过滤得到氯化镁，加入浓盐酸溶解通过蒸发浓缩得到氯化镁结晶水合物，在氯化氢气流中加热得到氯化镁固体，过电解得到镁；滤液中主要是NaBO2，通入适量二氧化碳气体得到硼砂，溶于热水后，用H2SO4调pH2～3制取H3BO3，加热得到B2O3；
（1）用H2SO4调pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁；
（2）氯化镁在水溶液中水解生成氢氧化镁；惰性电极电解MgCl2溶液阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出电极反应；
（3）燃料电池中正极上是过氧化氢得到电子生成水；依据电解质溶液PH变化结合电池反应计算镁离子浓度；PH=6计算氢氧根离子浓度，结合生成镁离子浓度计算浓度商和溶度积常数比较分析是否生成氢氧化镁沉淀；
（4）硫代硫酸钠溶液呈碱性，选择碱式滴定管，根据反应方程式及滴定数据计算出粗硼中硼的含量．
解答 解：（1）用H2SO4调pH2～3，硼砂中的Na2B4O7在酸溶液中生成H3BO3 ，反应的离子方程式为：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3，X为H3BO3晶体加热脱水的产物判断为B2O3，与Mg反应生成粗硼和氧化镁，反应的化学方程式为3Mg+B2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2B+3MgO，
故答案为：B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3；3Mg+B2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2B+3MgO；
（2）MgCl2•7H2O需要在HCl氛围中加热，是为了防止氯化镁水解生成氢氧化镁；若用惰性电极电解MgCl2溶液，阴极氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡破坏，水电离生成氢氧根离子浓度增大，和镁离子形成氢氧化镁沉淀，合并写出阴极反应式为：2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
故答案为：防止MgCl2水解生成Mg（OH）2；2H2O+Mg2++2e-=H2↑+Mg（OH）2↓；
（3）镁-H2O2酸性燃料电池的反应机理为Mg+H2O2+2H+═Mg2++2H2O，正极上是过氧化氢得到电子生成水的反应，正极反应式H2O2+2H++2e-=2H2O；若起始电解质溶液pH=1，则pH=2时溶液中，氢离子浓度减小0.1mol/L-0.01mol/L=0.09mol/L，依据反应方程式得到Mg2+离子浓度=0.045mol/L；Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12，当溶液pH=6时，c（OH-）=10-8mol/L，则Qc=c（Mg2+）×c2（OH-）=0.045mol/L×10-16mol/L=4.5×10-18＜Ksp[Mg（OH）2]，说明无氢氧化镁沉淀生成；
故答案为：H2O2+2H++2e-=2H2O；0.045 mol•L-1；没有；
（4）硫代硫酸钠溶液呈碱性，选择碱式滴定管；硫代硫酸钠的物质的量为：0.30mol/L×0.018L=0.0054mol，根据关系式：B～BI3～$\frac{3}{2}$I2～3S2O32-，n（B）=$\frac{1}{3}$n（S2O32-）=0.0018mol，
硼的质量为：11g/mol×0.0018mol=0.0198g，粗硼中硼的含量为：$\frac{0.0198g}{0.02g}$×100%=99%，
故答案为：碱式；99%．
点评 本题考查了盐类的水解、原电池原理和电解池原理的分析，沉淀溶解平衡的计算应用，题目难度稍大，计算是难点，计算时要充分利用题目所给数量关系和表中数据，根据质量关系和质量分数的概念快速解题．
| A． | 绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“储存”起来 | |
| B． | 物质发生化学反应过程中一定伴随着能量变化 | |
| C． | 可将反应“NaOH+HCl═NaCl+H2O”的化学能通过原电池转化为电能 | |
| D． | 化学反应使放热还是吸热，取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量 |
| A． | KNO3溶液 | B． | FeCl3溶液 | C． | Al2（SO4）3溶液 | D． | FeSO4溶液 |
| A． | 试管、蒸发皿 | B． | 试管、烧杯 | C． | 试管、平底烧瓶 | D． | 蒸发皿、圆底烧瓶 |
氨的合成原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.4KJ•mol-1．现在500℃、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各物质的物质的量变化如图．回答下列问题：
（1）10min内以NH3表示的平均反应速率0.005mol/（L．min）；
（2）在10～20min内：NH3浓度变化的原因可能是A；
A．加了催化剂 B．缩小容器体积
C．降低温度 D．增加NH3物质的量
（3）第1次平衡的时间范围为：20-25min，第1次平衡：平衡常数K1=$\frac{（\frac{0.3mol}{2L}）^{2}}{（\frac{0.25mol}{2L}）（{\frac{0.15mol}{2L}）}^{3}}$（带数据的表达式），
（4）在反应进行至25min时：
①曲线发生变化的原因：分离出0.1molNH3
②达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2等于 K1（填“大于”、“等于”、“小于”）；
（5）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生下列反应：
N2（g）+3H2O（1）?2NH3（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）；△H=a kJ•mol-1
进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：
| T/K | 303 | 313 | 323 |
| NH3生成量/（10-6mol） | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
②已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）=-571.6kJ•mol-1
则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=+1536kJ•mol-1．
| A． | 用食醋清洗热水瓶中的水垢；用米汤检验碘盐中含有碘酸钾 | |
| B． | 小苏打可中和胃酸，热纯碱溶液可除油污；小苏打和纯碱可以用石灰水鉴别 | |
| C． | 用丁达尔效应区别鸡蛋白溶液和食盐水 | |
| D． | “84消毒液”和洁厕剂能同时使用，除污垢效果更好 |
如图是可逆反应X2+3Y2?2Z2 在反应过程中的反应速率（V）与时间（t）的关系曲线，下列叙述不正确的是（ ）| A． | t2时，反应到达限度 | B． | t2-t3，反应仍在进行 | ||
| C． | t1时，只有正方向反应 | D． | t2-t3，各物质的浓度不再发生变化 |